CN108940143B - 一种色素为模板的钛硅气凝胶的制备方法及其应用 - Google Patents
一种色素为模板的钛硅气凝胶的制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108940143B CN108940143B CN201811147389.7A CN201811147389A CN108940143B CN 108940143 B CN108940143 B CN 108940143B CN 201811147389 A CN201811147389 A CN 201811147389A CN 108940143 B CN108940143 B CN 108940143B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium
- pigment
- template
- silicon
- aerogel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 title claims abstract description 73
- UGACIEPFGXRWCH-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ti] Chemical compound [Si].[Ti] UGACIEPFGXRWCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 71
- 239000000049 pigment Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- VFLDPWHFBUODDF-FCXRPNKRSA-N curcumin Chemical compound C1=C(O)C(OC)=CC(\C=C\C(=O)CC(=O)\C=C\C=2C=C(OC)C(O)=CC=2)=C1 VFLDPWHFBUODDF-FCXRPNKRSA-N 0.000 claims description 40
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 26
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical group OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000004148 curcumin Substances 0.000 claims description 20
- 229940109262 curcumin Drugs 0.000 claims description 20
- 235000012754 curcumin Nutrition 0.000 claims description 20
- VFLDPWHFBUODDF-UHFFFAOYSA-N diferuloylmethane Natural products C1=C(O)C(OC)=CC(C=CC(=O)CC(=O)C=CC=2C=C(OC)C(O)=CC=2)=C1 VFLDPWHFBUODDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 19
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 claims description 19
- 244000017020 Ipomoea batatas Species 0.000 claims description 17
- 235000002678 Ipomoea batatas Nutrition 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 7
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 5
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004965 Silica aerogel Substances 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 44
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 36
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 35
- CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M methylene blue Chemical compound [Cl-].C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 5
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 239000001054 red pigment Substances 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- 239000001055 blue pigment Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001844 chromium Chemical class 0.000 description 1
- 150000001845 chromium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 1
- 239000013335 mesoporous material Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
- B01J13/0091—Preparation of aerogels, e.g. xerogels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种色素为模板的钛硅气凝胶的制备方法及其应用，首先将一定量色素溶解在溶剂中超声至色素完全溶解，然后加入正硅酸四乙酯，搅拌一小时后，再依次滴加溶剂、钛酸四丁酯、稀硝酸和蒸馏水，恒定搅拌速度搅拌至溶液成溶胶，静置老化成凝胶后，置于石英反应釜内胆内高温高压反应一段时间，冷却后取出即得目标产物。本发明以色素为模板的钛硅气凝胶在可见光和模拟太阳光照射下均具有光催化活性，对水体中六价铬具有很好的还原作用。
Description
技术领域
本发明属于纳米结构材料的制备技术领域，具体涉及一种色素为模板的钛硅气凝胶的制备方法及其应用。
背景技术
在自然界中，铬和铬的化合物是一种重要的化工原料，现已广泛应用于化工、制药，印染，电镀，制革，涂料等行业。随着工业上对铬及其化合物需求量的增加，使铬盐的生产量逐渐增大，工业生产中产生的含铬废水、废气、废渣未经处理就随意排放到自然环境中，会对环境造成及其严重的污染，其中含铬工业的废水排放是铬迁移扩散的主要主要途径。现今，我国部分地表水、地下水已经受到不同程度的铬污染。
目前，用于去除水体中六价铬的方法主要有：化学法(如还原法、沉淀法等)，物理化学法(如膜过滤法、离子交换法、吸附法等)，生物法和光催化还原法，光催化还原法的原理主要过程就是：向水样中加入将光催化剂(如TiO2)，在特定的光源照射下，催化剂产生电子跃迁，形成电子和空穴对后，与水产生自由基，经过光照将六价铬还原为三价铬。其它常用的水体中六价铬的处理方法与光催化还原法相比较而言，光催化还原法具有绿色环保，无污染的特点，是近几年比较热门的一门先进技术。如果能把光催化剂的吸收波长从紫外增加到可见光区，能直接利用太阳光，光催化剂的应用前景会更加广阔。
气凝胶是一种具有多种特性的固体材料，它具有疏松多孔的特点，孔隙率可以高达80-90％，其比表面积可以高达1000m2/g，气凝胶的密度可以低至2mg/cm3，故有目前世界上密度最小的固体材料之称。由于气凝胶的孔隙结构和固体相都是纳米量级，所以也常称其为一种典型的介孔材料。同时，气凝胶还具有弹性好、有较低的折射率和热导率、及声阻抗等特点，气凝胶在光学、热力学和声学等多个方面显现出良好的应用价值。在环保和催化方面，气凝胶具有多孔和高比表面积的特性决定了其具有较强的吸附能力，可以吸附水中的污染物也可以吸附空气中的有害气体。所以在环境污染问题严峻的今天，把气凝胶应用于废水、废气和废渣的处理是科学界的焦点之一。
TiO2是一种性质稳定、无毒的光催化剂，具有极好的实际应用价值。但是纯二氧化钛气凝胶网络结构较差，不利于催化剂的实际应用，而且，二氧化钛的禁带宽度为3.2ev，只能吸收波长在387nm以下的紫外辐射，不能充分利用太阳能，光催化降解率低，特别是对于一些难降解有机物的降解性能较差。为了进一步改善二氧化钛光催化材料的性能，目前国内外对二氧化钛气凝胶进行了大量的掺杂改性研究工作，如贵金属掺杂，二氧化硅掺杂，窄禁带半导体复合和掺杂，碱金属氧化物掺杂，金属离子掺杂等。利用这些不同的改性手段以后，纳米TiO2光催化剂存在的两个问题得到一定程度上的解决。然而，这些改性手段对该催化剂的两个缺陷有不同的侧重点。依据于此，本申请利用色素为模板制备钛硅复合气凝胶，有望集色素、复合气凝胶的各个优势而能在可见光下也具有较高的光催化活性，目前还未见有相关报道。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种色素为模板的钛硅气凝胶的制备方法及其应用，以色素为模板和敏化剂制成的钛硅复合气凝胶材料，有望集色素、复合气凝胶的各个优势而能在可见光下也具有较高的光催化活性，为提高气凝胶在可见光范围内的光催化活性，充分利用太阳光提供技术支持。
本发明具体通过以下技术方案实现：
一种色素为模板的钛硅气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将色素加入溶剂中超声至色素完全溶解，在磁力搅拌器搅拌的情况下加入正硅酸四乙酯，继续搅拌一小时；
2)在上述溶液中依次滴加溶剂、钛酸四丁酯、1.4mol/L稀硝酸和蒸馏水，恒定搅拌速度搅拌至溶液成溶胶，放置6-12h老化成凝胶；
3)将制备所得到的凝胶放入石英反应釜内胆内，通入N2开始升温升压反应，反应结束后缓慢冷却到室温，即得目标产物。
进一步的，所述的色素为亚甲基蓝、姜黄素或紫甘薯红中之一种。
进一步的，所述的溶剂选自甲醇或乙醇。
进一步的，步骤(1)中所加色素的量为0.01-0.05g/ml，溶剂与正硅酸四乙酯体积比为2:1。
进一步的，步骤(2)中所加溶剂、钛酸四丁酯、稀硝酸和蒸馏水的体积比为33:10:0.35:3。
进一步的，所述的色素为模板的钛硅气凝胶中的钛硅摩尔比为3:1。
所述的反应釜的反应条件为：压力80-100psi，温度240-270℃，时间40-70min。
通过以上制备方法制备得到的以色素为模板的钛硅气凝胶也在本发明的保护范围内。
本发明制备得到的以色素为模板的钛硅气凝胶在可见光和模拟太阳光照射下，具有良好的光催化活性，还原效果优于无模板材料的还原效果。
本发明的另一目的在于提供所述的以色素为模板的钛硅气凝胶在六价铬处理中的应用。
本发明的有益效果为：
本发明制备得到的以色素为模板的钛硅气凝胶在可见光和模拟太阳光照射下，三种色素为模板的钛硅气凝胶材料作为光催化剂，它们的光催化还原效果顺序为：姜黄素模板>亚甲基蓝色素模板>紫甘薯红色素模板；其中，姜黄素在模拟太阳光下的光催化还原率达54.88％，在可见光下，三种色素的光催化还原率达20％以上。本发明技术方案对水体中六价铬的处理方法具有一定的推动作用，也对如何提高二氧化钛气凝胶在可见光下的光催化活性，充分利用太阳光提供技术支持。
附图说明
图1是亚甲基蓝为模板的钛硅气凝胶的SEM图；
图2是姜黄素为模板的钛硅气凝胶的SEM图；
图3是姜黄素为模板的钛硅气凝胶在模拟太阳光下光催化还原Cr(Ⅵ)曲线图；
图4是亚甲基蓝为模板的钛硅气凝胶在模拟太阳光下光催化还原Cr(Ⅵ)曲线图；
图5是紫甘薯红色素为模板的钛硅气凝胶在模拟太阳光下光催化还原Cr(Ⅵ)曲线图；
图6是三种色素为模板所制材料在可见光下的光催化还原Cr(Ⅵ)曲线图；
图7是不同色素模板所制材料在可见光和模拟太阳光下的光催化活性对比图。
具体实施方式
下面将结合本发明具体的实施例，对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1亚甲基蓝为模板的钛硅气凝胶的制备
1)称取0.2g的亚甲基蓝置于100ml烧杯中后加入10ml甲醇，超声至色素完全溶解；在磁力搅拌器搅拌的情况下加入5ml正硅酸四乙酯，持续一定的搅拌速度，继续搅拌一个小时。
2)向上述溶液中依次滴加66ml甲醇、20ml钛酸四丁酯、0.7ml稀硝酸、6ml蒸馏水，恒定搅拌速度搅拌至溶液成胶(或持续搅拌两小时以上)，静置12小时成凝胶。
3)将制备所得到的凝胶放入石英反应釜内胆内，随后向反应釜中通入足量的N2，去除釜中的空气，压力达到80psi时密封，温度260℃，反应70min，反应结束后释放其中的压力，并缓慢冷却到室温。
本文采用扫描电镜(JSM-6700)对材料表面的形貌特征进行直接观察。从图1中可以看出亚甲基蓝为模板的钛硅气凝胶具有颗粒细小，均匀，具有疏松、多孔的普遍特点。
实施例2姜黄素为模板的钛硅气凝胶的制备
1)称取0.1g的姜黄素置于100ml烧杯中后加入适量5ml甲醇，超声至色素完全溶解；在磁力搅拌器搅拌的情况下加入适量的2.5ml正硅酸四乙酯，持续一定的搅拌速度，继续搅拌一个小时。
2)向上述溶液中依次滴加33ml甲醇、10ml钛酸四丁酯、0.35ml稀硝酸、3ml蒸馏水，恒定搅拌速度搅拌至溶液成胶(或持续搅拌两小时以上)，静置8小时成凝胶。
3)将制备所得到的凝胶放入石英反应釜内胆内，随后向反应釜中通入足量的N2，去除釜中的空气，压力达到100psi时密封，温度270℃，反应50min，反应釜显示结束后释放其中的压力，并缓慢冷却到室温，使得其中的溶液充分去除。
本文采用扫描电镜(JSM-6700)对材料表面的形貌特征进行直接观察。从图2中可以看到团聚的现象，此外，从还可以看出姜黄素为模板的钛硅气凝胶颗粒具有气凝胶细小，均匀，具有疏松、多孔的普遍特点。
实施例3紫甘薯红为模板的钛硅气凝胶的制备
1)称取0.1g的紫甘薯红置于100ml烧杯中后加入适量5ml甲醇，超声至色素完全溶解；在磁力搅拌器搅拌的情况下加入适量的2.5ml正硅酸四乙酯，持续一定的搅拌速度，继续搅拌一个小时。
2)向上述溶液中依次加入33ml甲醇、10ml钛酸四丁酯、0.35ml稀硝酸、3ml蒸馏水，恒定搅拌速度搅拌至溶液成胶(或持续搅拌两小时以上)，静置8小时成凝胶。
3)将制备所得到的凝胶放入石英反应釜内胆内，随后向反应釜中通入足量的N2，去除釜中的空气，压力达到90psi时密封，温度250℃，反应60min，反应釜显示结束后释放其中的压力，并缓慢冷却到室温。
实施例4模拟太阳光下色素为模板的钛硅气凝胶催化还原六价铬
按照光催化还原六价铬的光催化反应的三个步骤，分别以姜黄素、亚甲基蓝及紫甘薯红色素为模板的钛硅气凝胶光催化还原六价铬在模拟太阳光和可见光的条件下进行实验(六价铬溶液初始浓度为20ppm,催化剂加入量为2.5g/L)。
1)姜黄素为模板的钛硅气凝胶在模拟太阳光下光催化还原六价铬。
图3为姜黄素为模板的不同钛硅比气凝胶在模拟太阳光下光催化还原六价铬曲线图(其中A：空白，B：钛硅比为3：1的无模板气凝胶，C：钛硅比为3：1的姜黄素为模板的钛硅气凝胶，D：钛硅比为1：1的姜黄素为模板的钛硅气凝胶，E：钛硅比为1：3的姜黄素为模板的钛硅气凝胶)。可以得出：姜黄素为模板的不同钛硅比气凝胶的光催化活性均优于未加色素为模板材料的活性。且当钛硅比为3:1时，六价铬的光催化还原效果最好，由表1知5h时光催化还原率达54.88％。
2)亚甲基蓝为模板的钛硅气凝胶在模拟太阳光下光催化还原六价铬
图4为亚甲基蓝为模板的钛硅气凝胶在模拟太阳光下光催化还原Cr(Ⅵ)曲线图(其中A：空白，B：钛硅比为3：1的无模板气凝胶，C：钛硅比为3：1的亚甲基蓝为模板的钛硅气凝胶，D：钛硅比为1：1的亚甲基蓝为模板的钛硅气凝胶，E：钛硅比为1：3的亚甲基蓝为模板的钛硅气凝胶)。根据亚甲基蓝为模板的钛硅气凝胶在模拟太阳光下光催化还原六价铬曲线图和表1可以得出：钛硅比为3:1时，六价铬的光催化还原效果最好，5h时，光催化还原率达46.90％。
3)紫甘薯红色素为模板的钛硅气凝胶在模拟太阳光下光催化还原六价铬
图5紫甘薯红色素为模板的钛硅气凝胶在模拟太阳光下光催化还原Cr(Ⅵ)曲线图；(A：空白，B：钛硅比为3：1的无模板气凝胶，C：钛硅比为3：1的紫甘薯红色素为模板的钛硅气凝胶，D:钛硅比为1：1的紫甘薯红色素为模板的钛硅气凝胶，E：钛硅比为1：3的紫甘薯红色素为模板的钛硅气凝胶)。根据紫甘薯红色素为模板的钛硅气凝胶在模拟太阳光下光催化还原六价铬曲线图和表1可以得出：钛硅比为3:1时，六价铬的光催化还原效果最好，5h时光催化还原率达45.37％。
表1模拟太阳光下5h时色素模板材料与无模板材料对六价铬的还原率
| 模板 | 姜黄素 | 亚甲基蓝 | 紫甘薯红 | 无色素 |
| 还原率％ | 54.88 | 46.90 | 45.37 | 38.90 |
实施例5不同光源下色素为模板的钛硅气凝胶光催化还原六价铬
如图6所示(其中A：空白，B：钛硅比为3：1的姜黄素为模板的钛硅气凝胶，C：钛硅比为3：1的亚甲基蓝为模板的钛硅气凝胶，D：钛硅比为3：1的紫甘薯红色素为模板的钛硅气凝胶)。为了观察气凝胶在可见光下的活性，本文对以姜黄素、亚甲基蓝、紫甘薯红色素为模板、钛硅比均为3:1的钛硅气凝胶，进行了可见光下的光催化活性研究，5h时光催化还原六价铬的还原率分别为29.19％，27.63％，22.41％。可见光下，三种色素为模板的钛硅气凝胶材料对六价铬的光催化还原均有效果。色素模板对光催化还原六价铬的活性顺序：姜黄素>亚甲基蓝>紫甘薯红色素。
图7为所制材料在可见光和模拟太阳光下的光催化活性对比图，如图可见，色素模板钛硅气凝胶在可见光和模拟太阳光下的光催化活性均好于无模板钛硅气凝胶的光催化活性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种色素为模板的钛硅气凝胶的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：
1)将色素加入溶剂中超声至色素完全溶解，在磁力搅拌器搅拌的情况下加入正硅酸四乙酯，继续搅拌一小时；
2)在上述溶液中依次滴加溶剂、钛酸四丁酯、1.4mol/L稀硝酸和蒸馏水，恒定搅拌速度搅拌至溶液成溶胶，放置8-12h老化成凝胶；
3)将制备所得到的凝胶放入石英反应釜内胆内，通入N2开始升温升压反应，反应结束后缓慢冷却到室温，即得目标产物；
所述的溶剂选自甲醇或乙醇；
所述的色素为模板的钛硅气凝胶中的钛硅摩尔比为3:1；
步骤(3)中所述的反应釜的反应条件为：压力80-100psi，温度260-270℃，时间40-70min；
所述的色素为亚甲基蓝、姜黄素或紫甘薯红中之一种；
步骤(1)中所加色素的量为0.01-0.05g/mL，溶剂与正硅酸四乙酯体积比为2:1；
步骤(2)中所加溶剂、钛酸四丁酯、稀硝酸和蒸馏水的体积比为33:10:0.35:3。
2.权利要求1所述的制备方法制备得到的以色素为模板的钛硅气凝胶。
3.权利要求2所述的以色素为模板的钛硅气凝胶在六价铬处理中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811147389.7A CN108940143B (zh) | 2018-09-29 | 2018-09-29 | 一种色素为模板的钛硅气凝胶的制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811147389.7A CN108940143B (zh) | 2018-09-29 | 2018-09-29 | 一种色素为模板的钛硅气凝胶的制备方法及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108940143A CN108940143A (zh) | 2018-12-07 |
| CN108940143B true CN108940143B (zh) | 2020-10-02 |
Family
ID=64472388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811147389.7A Active CN108940143B (zh) | 2018-09-29 | 2018-09-29 | 一种色素为模板的钛硅气凝胶的制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108940143B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110479204A (zh) * | 2019-08-13 | 2019-11-22 | 云南大学 | 一种高吸附性TiO2气凝胶的制备方法及其吸附水中重金属离子的应用 |
| CN111203159A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-29 | 苏州科技大学 | 姜黄素-二氧化钛-三维石墨烯复合气凝胶的制备方法及应用 |
| CN113292078A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-08-24 | 西安理工大学 | 一种二氧化钛气凝胶的制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102219279A (zh) * | 2011-04-13 | 2011-10-19 | 同济大学 | 一种TiO2/碳气凝胶电极可见光催化降解有机污染物的方法 |
| KR101323303B1 (ko) * | 2012-02-08 | 2013-10-30 | 주식회사 화승티엔씨 | 다공성 복합화합물 및 그 제조방법, 다공성 복합화합물을 함유한 시멘트 조성물 |
-
2018
- 2018-09-29 CN CN201811147389.7A patent/CN108940143B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108940143A (zh) | 2018-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tsang et al. | Titanium oxide based photocatalytic materials development and their role of in the air pollutants degradation: Overview and forecast | |
| US11628432B2 (en) | Nitrogen-doped mesoporous carbon-coated titanium dioxide composite photocatalyst, a preparation method and use thereof | |
| CN108940143B (zh) | 一种色素为模板的钛硅气凝胶的制备方法及其应用 | |
| CN105110423A (zh) | 碳气凝胶负载双金属有机骨架电芬顿阴极及其制备方法 | |
| KR20200032537A (ko) | 광촉매용 구형 이산화 티타늄/카본 나이트라이드 복합체의 제조방법 | |
| CN103143389A (zh) | 一种可见光催化剂及其制备方法 | |
| Xie et al. | Functions of boric acid in fabricating TiO2 for photocatalytic degradation of organic contaminants and hydrogen evolution | |
| CN106423223B (zh) | 一种饼状多孔结构MoSe2@TiO2光催化剂及其制备方法 | |
| CN106492774A (zh) | 一种玻璃负载纳米光催化膜的制备方法 | |
| CN105148902B (zh) | 空腔核壳结构TiO2/WO3复合光催化剂及其制备和应用 | |
| CN107754843B (zh) | 铁掺杂钛硅分子筛Fe-TS-1复合光催化剂、制备方法及应用 | |
| CN111001400B (zh) | 一种二氧化钛材料及其制备方法 | |
| CN112517081A (zh) | 金属锡卟啉轴向功能化二氧化钛的复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN103272588A (zh) | 一种可回收的漂浮型Pt-TiO2/漂珠光催化剂及其制备方法 | |
| CN105032388A (zh) | 一种污泥活性炭负载TiO2的复合光催化剂及其应用 | |
| CN110624527A (zh) | 三维有色二氧化钛光催化材料的制备方法及其产品和应用 | |
| CN104785304A (zh) | 一种新型纳米异质结太阳能光催化剂的制备及应用 | |
| CN103506104B (zh) | 玻璃片载体上碳掺杂TiO2可见光响应催化膜及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Solar Driven Gas Phase Advanced Oxidation Processes for Methane Removal‐Challenges and Perspectives | |
| CN104923197A (zh) | 具有高效光催化性能的复合物溶胶制备方法 | |
| CN108636438A (zh) | 一种氧氮共掺杂石墨烯光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN108014819B (zh) | 二氧化钛光催化剂的制备方法及用途 | |
| CN112973657B (zh) | 一种分子印迹二氧化钛光催化剂的制备方法 | |
| WO2022236914A1 (zh) | 一种以烟梗丝为模板制备TiO 2光催化材料的方法及用途 | |
| CN104043468A (zh) | 一种具有表面台阶的铌系光催化材料制备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |